Tekanan Zat Cair

 Tekanan Zat Cair (Hidrostatik)

kalau kamu pernah berobat ke dokter dan disuntik, pasti kamu akan sedikit merasakan rasa sakit ketika awal jarum mengenai bagian tubuh kamu, dan kemudian ada cairan yang dimasukkan ke dalam tubuh kamu biar kamu tetap sehat. Inilah contoh penerapan tekanan pada kehidupan sehari hari.

Tekanan pada zat cair dapat dilihat dari daya pancar yang keluar dari sebuah tabung berlubang yang diisi oleh zat cair.

Tekanan zat cair dipengaruhi oleh kedalaman. Semakin dalam airnya, tekanan zat cair semakin besar. Tekanan pada zat cair yang diam disebut tekanan hidrostatik.

    Rumus Tekanan Zat Cair (Hidrostatik)

Rumus tekanan hidrostatik (hidrostatis) adalah sebagai berikut:

p_h = ρ . g . h, atau  p_h = S . h

Keterangan:

• p_h = Tekanan hidrostatis (^N/_m² atau Pa)
• ρ = massa jenis zat cair (^kg/_m³)
• g = percepatan gravitasi (^m/_s²)
• h = kedalaman zat cair (m)
• S = berat jenis zat cair (^N/_m³) 

Ada tiga hukum fisika yang bekerja pada tekanan zat cair, yaitu hukum Pascal, bejana berhubungan, dan hukum Archimedes.

Hukum Pascal menyatakan bahwa tekanan zat cair pada ruang tertutup diteruskan ke segala arah dan besarnya sama.

Pada gambar di atas, gaya F₁ menekan alas A₁ sehingga zat cair menekan ke alas A₂ dan menghasilkan tekanan sebesar F₂. Rumus tekanan berdasarkan hukum Pascal adalah sebagai berikut:

p = ^F₁/_A1 = ^F₂/_A2

Keterangan:

• F₁ = Gaya yang menekan pada tabung 1 (N)
• F₂ = Gaya yang menekan pada tabung 2 (N)
• A₁ = luas alas tabung 1 (m²)
• A₂ = luas alas tabung 2 (m²) 

Sementara itu, bejana berhubungan adalah rangkaian beberapa bejana yang saling berhubungan satu sama lainnya dan bagian atasnya terbuka.

Keadaan permukaan air yang sama jenisnya selalu mendatar, sekalipun bejana dimiringkan.

Dalam bejana berhubungan berlaku rumus:

p₁ = p₂

ρ₁. g₁ . h₁ = ρ₂. g₂ . h₂

ρ₁ . h₁ = ρ₂ . h₂

Kemudian, hukum Archimedes berbicara tentang gaya tekan ke atas zat cair. Besarnya gaya tekan ke atas (F_a) sama dengan hasil kali antara volume benda (V_b), massa jenis zat cair (ρ), dan gravitasi (g).

Berat benda di udara lebih berat dari benda saat di dalam zat cair karena di dalam zat air ada gaya tekan ke atas oleh zat cair tersebut. Besar gaya tekan ke atas ini sebanding dengan volume zat cair yang terdesak oleh benda itu.

Rumus hukum Archimedes adalah sebagai berikut:

F_a = V_b. ρ . g

F_a = V_b. S

Keterangan:

• F_a = Gaya tekan ke atas zat cair (N)
• V_b = Volume benda yang tercelup (m³)
• ρ = massa jenis zat cair (^kg/_m³)
• S = berat jenis zat cair (^N/_m³)

Catatan: Jika percepatan gravitasi (g) tidak disebutkan secara langsung di soal, maka gunakan nilai umum 10 ^m/_s². 

Tekanan Zat ( Bagian 1 )

 Tekanan Zat dan Penerapannya

Saat ini kita berada di musim hujan. Kalian tentu sering menjumpai jalanan yang berlumpur akibat terguyur hujan. Akibatnya kita lebih sulit untuk melewati jalanan tersebut. Nah, jika kamu akan melewati jalanan yang berlumpur, sepatu manakah yang akan kamu gunakan? Sepatu boot atau sepatu hak tinggi?

Agar kita dapat melewati jalanan berlumpur dengan mudah, tentu sebaiknya kita menggunakan sepatu boot. Dengan menggunakan sepatu boot kita akan mudah melewati jalanan yang berlumpur dan tidak mudah terjebak masuk ke dalam lumpur. Mengapa hal ini dapat terjadi? Coba amati gambar sepatu boot dan sepatu hak tinggi yang terdapat pada gambar berikut!

Apabila kita cermati, sepatu boot memiliki permukaan pijakan lebih luas dibandingkan dengan sepatu hak tinggi. Sepatu yang memiliki permukaan pijakan lebih luas tidak mudah terjebak masuk ke dalam lumpur.

Fenomena tersebut juga bisa kita amati pada angsa, bebek, dan ayam. Coba perhatikan tempat hidup angsa dan ayam! Angsa dapat dengan mudah mencari makan di tempat yang berlumpur, misalnya di sawah, sedangkan ayam kesulitan untuk mencari makan di tempat tersebut. Mengapa angsa dapat memiliki kemampuan seperti itu? Coba perhatikan struktur dari kaki angsa dan ayam. Angsa memiliki selaput pada kakinya, sedangkan ayam tidak memiliki.

Permukaan pijakan yang luas menyebabkan tekanan yang dihasilkan oleh kaki terhadap lumpur semakin kecil, sehingga angsa tidak mudah terperosok masuk ke dalam lumpur.

Itulah kasih sayang Tuhan Yang Maha Esa. Allah SWT telah merancang struktur kaki angsa yang dilengkapi selaput sehingga angsa dapat mencari makan di tempat yang berlumpur. Masih banyak fenomena di alam terkait tekanan yang menarik untuk dipelajari. Kamu tentu ingin mengetahuinya lebih dalam bukan? Ayo kita pelajari dengan lebih semangat!

Tekanan Zat Padat

Tekanan adalah besarnya gaya yang bekerja pada benda tiap satuan luas bidang tekan.

Besar tekanan dapat ditulis dalam bentuk rumus berikut.

Keterangan:

P = tekanan (N/m²)

F = gaya tekan (N)

A = luas bidang tekan (m²)

Dalam SI satuan tekanan adalah pascal (Pa) atau N/m².

Semakin besar gaya tekan, semakin besar tekanannya. Semakin luas bidang tekan, semakin kecil tekannya.

Dari rumus tersebut dapat diketahui bahwa:

1.      Makin besar gaya tekan yang diberikan, makin kecil tekanan yang dihasiilkan

2.      Makin kecil luas permukaan bidang tekan, makin besar tekanan yang dihasilkan.

Contoh menghitung besarnya tekanan, luas bidang tekan dan gaya yang bekerja pada benda:

Indah kalalo memiliki massa 50 kg pergi ke pasar dengan menggunakan sepatu hak lancip, jika tekanan yang indah berikan pada lantai 1500 N/m², hitunglah berapa luas permukaan sepatu indah….!! (g = 10 m/s² )

Jawab:

Pada penjelasan di awal, diberikan beberapa contoh penerapan konsep tekanan dalam kehidupan sehari-hari. Berikut ini diberikan contoh lain penerapan konsep tekanan.

1. Kapak

Mata kapak dibuat tajam untuk memperbesar tekanan sehingga memudahkan tukang kayu dalam memotong atau membelah kayu. Orang yang memotong kayu dengan kapak yang tajam akan lebih sedikit mengeluarkan tenaganya daripada jika ia menggunakan kapak yang tumpul dengan gaya yang sama. Jadi, kapak yang baik adalah kapak yang mempunyai luas permukaan bidang yang kecil. Dalam bahasa sehari-hari luas permukaan kapak yang kecil disebut tajam.

2. Sirip Ikan

Sirip ikan yang lebar memungkinkan ikan bergerak dalam air karena memperoleh gaya dorong dari gerakan siripnya yang lebar. Sirip ini memberikan tekanan yang besar ke air ketika sirip tersebut digerakkan. Akibatnya, ikan memperoleh gaya dorong air sebagai reaksinya.

3. Sepatu Salju

Orang-orang yang hidup di daerah bersalju secara langsung atau tidak telah memanfaatkan konsep tekanan. Mereka membuat sepatu salju yang luas alasnya besar sehingga mampu memperkecil tekanan berat tubuhnya pada